Barevný oxid zirkoničitý vykazuje bohaté barvy především díky přidání různých prvků vzácných zemin, kovových prvků, oxidů a dalších materiálů. Na základě své dobré biologické kompatibility, vynikajícího kovového lesku a dobrých mechanických vlastností se barevná zirkonová keramika stále více používá v každodenním životě, včetně lékařských a dentálních výplňových materiálů, dekoračního průmyslu a terminálů pro mobilní smartphony a dalších oborů.
Příprava barevné zirkonové keramiky
Příprava barevného oxidu zirkoničitého je v podstatě taková, že barvivo může být rovnoměrně distribuováno v matrici oxidu zirkoničitého. U kompozitní keramiky, zejména u nanokompozitní keramiky, je vzhledem k malé velikosti částic, velkému specifickému povrchu a velké elektrostatické přitažlivosti a van der Waalsově síle mezi částicemi toneru a částicemi matrice oxidu zirkoničitého snadné pro částice toneru a zirkonium. částice oxidové matrice se shlukují, což způsobí nejen nerovnoměrnou barvu nanokompozitní keramiky, ale také ovlivní její mechanické vlastnosti.
Klíč k přípravě barevné zirkonové keramiky s vynikajícími mechanickými vlastnostmi a barevností tedy spočívá v tom, zda lze překonat aglomeraci mezi částicemi prášku. Aby bylo možné připravit zirkonovou keramiku s dobrým výkonem a různými barvami, musí být nalezena vhodná metoda disperze. Obvykle se používají následující způsoby přípravy:
Míchání v pevné fázi
Tato metoda je nejběžněji používanou metodou v průmyslu pro přípravu barevné zirkonové keramiky. Částice oxidů, jako jsou barviva a mineralizátory, jsou smíchány a mlety v kulovém mlýnu se stabilním zirkoniovým nanopráškem podle určitého chemického poměru. Pevné částice jsou pak během tohoto procesu rafinovány a dochází k jevům, jako jsou mikrotrhliny, deformace mřížky a zvýšení povrchové energie, které jsou prospěšné pro realizaci nízkoteplotních chemických reakcí. Má výhody jednoduchého procesu, nízkých nákladů, pohodlné obsluhy a snadné industrializace. Tato metoda však nemůže překonat problém aglomerace nanočástic.
Chemické spolusrážení
Tato metoda spočívá v použití zirkoniové soli, stabilizační soli a roztoku barevné iontové soli ke smíchání, reakci s alkálií nebo uhličitanem atd. za účelem společného vytvoření srážení hydroxidu nebo uhličitanu a poté zahřátí a rozklad za získání kompozitního prášku oxidu zirkoničitého. . Proces je poměrně složitý, ale získaný prášek má vysokou čistotu a vynikající výkon. Zároveň je třeba věnovat pozornost tvorbě tvrdých aglomerátů při použití metody chemického srážení.
Infiltrace kapalné fáze
Výhodou této metody je, že ionty barviva mohou být rovnoměrně dispergovány v matrici oxidu zirkoničitého a současně lze připravit kompozitní materiály a gradientní materiály. Kromě toho lze vstřikováním získat tělesa zirkonové zeleně různých tvarů a poté lze pomocí infiltrace kapalné fáze připravit barevnou zirkonovou keramiku různých tvarů.
Slinování barevné zirkonové keramiky
Způsob slinování také ovlivňuje výkon a barvu barevné zirkonové keramiky. Díky mezioboru a zlepšení vědecké a technologické úrovně se kromě tradičních metod slinování objevilo mnoho nových metod slinování:
Jiskrové plazmové slinování
Největší vliv této metody na houževnatost zirkonové keramiky má teplota slinování, následovaná dobou slinování. Po testování je optimální teplota slinování 1400 stupňů a optimální doba slinování je 5 minut. Zirkoniová keramika slinutá touto metodou má vysokou tvrdost a lomovou houževnatost.
Mikrovlnné slinování
Mikrovlnné slinování má oproti tradičním metodám slinování nenahraditelné výhody. Jedná se o celkový způsob vytápění. Materiál přeměňuje absorbovanou mikrovlnnou energii na mezimolekulární kinetickou energii a tepelnou energii, aby se dosáhlo efektu celkového ohřevu materiálu. Vnitřní teplotní gradient materiálu je malý, proto jen zřídka způsobí praskání materiálu v důsledku nerovnoměrného ohřevu. . Fyzikální vlastnosti oxidu zirkoničitého připraveného touto metodou slinování jsou lepší.
Barevná klasifikace barevné zirkonové keramiky
Červený systém
Některé studie zjistily, že oxid železitý (Fe2O3) se používá jako barvivo a 3YSZ se používá jako matrice pro přípravu oranžově-červeně zbarvené zirkonové keramiky. Hodnota zarudnutí může dosáhnout až 20 a je doprovázena vysokou hodnotou žlutosti, její barva není Nemůže splnit požadavek na červenou a přidání oxidu železa výrazně snižuje mechanické vlastnosti systému 3YSZ, což výrazně omezuje jeho průmyslové použití. Červená keramika se proto stala nejvzácnějším druhem keramiky, který nelze sériově vyrábět.
Černý systém
Vzhledem k tomu, že chemická surovina oxidu kobaltu je vzácná a drahá, lidé za účelem snížení nákladů používají černá keramická barviva zirkonia bez kobaltu připravená z MnO2, Fe2O3 a Cr2O3 jako suroviny pro spalování spinelu ve třech různých barvách, tj. Hnědý ferochrom spinel, tmavě červený feromanganový spinel, tmavě zelený chrommanganový spinel. Úpravou poměru ingrediencí pro řízení obsahu každého spinelu a vzájemnou interakcí tří barev lze vyrobit stabilní černé barvivo, které výrazně snižuje náklady a zlepšuje ekonomické výhody.
Modrý systém
V současné době modré keramické pigmenty zahrnují především vanadium-zirkoniovou modř jako barvivo, kobalt-hliníkový spinel, nikl-hliník spinel a barviva typu spinelu, která používají jiné ionty k nahrazení pozice kobaltových iontů, hexaaluminát Související barviva reprezentovaná barvivy solí a lanthanu , na základě zajištění výkonu barevného podání a mechanických vlastností pokračovat ve zkoumání ekologicky šetrných a ekonomických modrých barviv jsou stále středem zájmu současných směrů výzkumu.
